第壹章第15节 C#和TS语言对比-泛型

C#提供了泛型的完整支持，不仅在编译时，运行时仍然保留泛型的类型信息，同时提供了更加丰富的泛型约束和更加全面的协变逆变支持。TS的泛型，在语法表现形式上，和C#差不多，但本质上两者是不一样的。TS的泛型，和Java一样，使用类型擦除机制，泛型只存在于编译时，在运行时，泛型的类型信息会被移除。

一、泛型究竟有啥意义

1.1 泛型应用的经典案例

正常情况下，我们还没真正懂泛型的时候，已经大量使用到（注意，是使用，不是定义），比如List、Func、Repository<MyClass,long>等等。下面是一个经典例子，大家参考一下，我觉得要到自己去封装一个泛型仓储时，才会真正领会到泛型的强大，这部分内容要到AspNetCore一章。下例中，假设我们需要创建一个数据存储类，它可以存储和检索任何类型的数据，我们使用泛型来实现这个需求。

//1、C#实现==========================================================================
//定义类时，使用泛型（类型的占位符）
public class Storage<T>
{//存储数据的字段_dataprivate T _data;//保存数据的方法public void Store(T data){_data = data;Console.WriteLine("Data stored: " + data);}//获取数据的方法public T Retrieve(){Console.WriteLine("Data retrieved: " + _data);return _data;}
}
//实例化类时，确定泛型的具体类型
public class Program
{public static void Main(){//保存和读取整数类型数据Storage<int> intStorage = new Storage<int>();intStorage.Store(42);int retrievedInt = intStorage.Retrieve();//保存和读取字符串类型数据Storage<string> stringStorage = new Storage<string>();stringStorage.Store("Hello, World!");string retrievedString = stringStorage.Retrieve();}
}//2、TS实现==========================================================================
class Storage<T> {//存储数据的字段_dataprivate data: T;//保存数据的方法store(data: T): void {this.data = data;console.log("Data stored: " + data);}//读取数据的方法retrieve(): T {console.log("Data retrieved: " + this.data);return this.data;}
}
//保存和读取整数类型数据
const intStorage = new Storage<number>();
intStorage.store(42);
const retrievedInt = intStorage.retrieve();
//保存和读取字符串类型数据
const stringStorage = new Storage<string>();
stringStorage.store("Hello, World!");
const retrievedString = stringStorage.retrieve();

1.2 泛型的作用总结

• 上例中我们进行了整数和字符串的保存和读取，实际上可以进行任意类型数据的保存和读取。如果没有泛型，我们需要定义StorageInt、StorageString等等超多个class，如果方法逻辑变了，还得一个个修改。减少代码重复、增强类型安全，这是泛型的最大意义，即使像TS、Java这样的类型擦除机制的泛型，都能实现。
• 实际开发中，除了大量使用到框架为我们定义好的泛型类型，比如语言框架提供的List、Array、Action、Func等，也有系统框架为提供的，比如ABP的Repository、Vue的defineProps()等等。我们自己也时常会定义自己的泛型，特别是在有数据传输场景，由于无法提前获知数据的具体类型，通常需要封装一个通用方法，比如使用TS开发前端应用时，一般需要使用泛型二次封装一下axios。
• 有人说，泛型是类型的参数，非常对，但不好理解。我觉得，说泛型是类型的占位符，会更易理解。比如上例中的_data字段，我们定义时，无法确定具体类型，那就先用一个符号代替，用的时候，再确定具体类型。这个占位符可以是本例的T，也可以是V，也可以是TValue，它只是一个占位的符号。
• 补充说一下类型擦除：Java和TS的泛型，都使用了类型擦除机制，泛型只存在于编译时，运行时泛型会被移除。这会造成什么影响呢？举个例子，由于泛型类型被移除，List和List，在运行时，通过反射获取类型时，结果是一样的，无法区分，这会在一定程度上限制反射的能力，同时也增加了一些不可预测的运行时类型错误的风险。总之，C#的泛型肯定是可以将Java按在地上摩擦的，除此之后，还有许多语言特性，一样有此能力，比如反射、LINQ、属性、事件，async/await…

二、泛型类、接口和方法

2.1 泛型类的定义和使用

2.1.1 C#中定义和使用泛型类

//定义泛型类
public class GenericClass<T>
{private T _value; //字段类型public GenericClass(T value) //构造方法的参数{_value = value;}public T GetValue() //方法返回值{return _value;}public void SetValue(T value) //方法参数{_value = value;}
}
//使用泛型类
GenericClass<int> intInstance = new GenericClass<int>(10);
int value = intInstance.GetValue();  // 10

2.1.1 TS中定义和使用泛型类

//定义泛型类
class GenericClass<T> {private value: T;constructor(value: T) {this.value = value;}getValue(): T {return this.value;}setValue(value: T): void {this.value = value;}
}
//使用泛型类
let intInstance = new GenericClass<number>(10);
let value = intInstance.getValue();  // 10

2.2 泛型方法的定义和使用

2.2.1 C#中定义和使用泛型方法

//定义泛型方法
public class GenericMethods
{public T GenericMethod<T>(T parameter){return parameter;}
}
//使用泛型方法
GenericMethods gm = new GenericMethods();
int intValue = gm.GenericMethod<int>(5);  // 5
string stringValue = gm.GenericMethod<string>("hello");  // hello

2.2.2 TS中定义和使用泛型方法

//定义泛型方法
class GenericMethods {genericMethod<T>(parameter: T): T {return parameter;}
}
//使用泛型方法
let gm = new GenericMethods();
let intValue = gm.genericMethod<number>(5);  // 5
let stringValue = gm.genericMethod<string>("hello");  // hello

2.3 泛型接口的定义和使用

2.3.1 C#中定义和使用泛型接口

//定义泛型接口=======================================================================
public interface IGenericInterface<T>
{T GetValue();void SetValue(T value);
}//实现泛型接口时，类依然是泛型类，接口的类型依然没有确定===============================
//类的泛型T和接口泛型T是对应着的
public class GenericClass<T> : IGenericInterface<T>
{private T _value;public GenericClass(T value){_value = value;}public T GetValue(){return _value;}public void SetValue(T value){_value = value;}
}//实现泛型接口时，并确定接口具体的类型================================================
public class SpecificClass :  IGenericInterface<string>
{private string _value;public GenericClass(string value){_value = value;}public string GetValue(){return _value;}public void SetValue(string value){_value = value;}
}//实现多个泛型接口===================================================================
public class MultipleRepository<T> : IRepository<T>, IAnotherRepository<T>{...}

2.3.2 TS中定义和使用泛型接口

//定义泛型接口=======================================================================
interface IGenericInterface<T> {getValue(): T;setValue(value: T): void;
}//实现泛型接口时，类依然是泛型类，接口的类型依然没有确定===============================
//类的泛型T和接口泛型T是对应着的
class GenericClass<T> implements IGenericInterface<T> {private value: T;constructor(value: T) {this.value = value;}getValue(): T {return this.value;}setValue(value: T): void {this.value = value;}
}//和C#一样，实现泛型接口时，也可以确定接口的类型======================================
public class SpecificClass implements IGenericInterface<string>{...}//实现多个泛型接口===================================================================
class MultipleRepository<T> implements IRepository<T>, IAnotherRepository<T> {...}

2.4 泛型约束

2.4.1 C#中的泛型约束

//1、T必须是一个值类型，包括结构和枚举================================================
public class StructConstraint<T> where T : struct
{public T Value { get; set; }
}//2、T必须是一个引用类型，包括类、接口、委托或数组=====================================
public class ClassConstraint<T> where T : class
{public T Value { get; set; }
}//3、T必须有一个无参构造函数==========================================================
public class NewConstraint<T> where T : new()
{public T CreateInstance(){return new T();}
}//4、T必须是指定基类的派生类==========================================================
public class BaseClass {}
public class BaseClassConstraint<T> where T : BaseClass
{public T Value { get; set; }
}//5、T必须实现指定的接口=============================================================
public interface IMyInterface {}
public class InterfaceConstraint<T> where T : IMyInterface
{public T Value { get; set; }
}//7、多重约束=======================================================================
public class MultipleConstraints<T> where T : class, IMyInterface, new()
{public T CreateInstance(){return new T();}
}

2.4.2 TS中的泛型约束

TS的类型约束和C#差异比较大，更加灵活。差异原因，主要是它们的类型系统不一样。

//1、类型约束========================================================================
//T必须包含指定字面量对象、接口或类的属性（类型兼容）
//1.1 通过字面量对象，传入的参数必须包含length属性-----------------------
function logLength<T extends { length: number }>(arg: T): void {console.log(arg.length);
}
logLength("hello"); // 输出: 5
logLength([1, 2, 3]); // 输出: 3
//调用logLength时，省略了泛型，等价于：logLength<string>("hello")//1.2 通过接口来实现---------------------------------------------------
interface Lengthwise {length: number;
}
function loggingIdentity<T extends Lengthwise>(arg: T): T {console.log(arg.length);return arg;
}
loggingIdentity({ length: 10, value: 3 });//1.3 通过类来实现-----------------------------------------------------
//只要类型能够兼容就可以，详见多态，不举例了//2、联合类型约束====================================================================
//T必须是多个类型之一
function combine<T extends number | string>(a: T, b: T): T {if (typeof a === 'number' && typeof b === 'number') {return (a + b) as T;}if (typeof a === 'string' && typeof b === 'string') {return (a + b) as T;}throw new Error("Invalid arguments");
}
console.log(combine(1, 2)); // 输出: 3
console.log(combine("hello", " world")); // 输出: "hello world"//3、带有索引签名的约束==============================================================
//keyof接收一个对象类型，生成其键名的联合类型
//下列中，keyof obj，生成的是"a"|"b"|"c"
function getProperty<T, K extends keyof T>(obj: T, key: K) {return obj[key];
}
let obj = { a: 1, b: 2, c: 3 };
console.log(getProperty(obj, "a")); // 输出: 1

2.5 泛型默认值（C#）和默认类型（TS）

2.5.1 C#中的泛型【默认值】

使用default关键字来为泛型类型参数提供默认值。default关键字根据类型参数是值类型还是引用类型，返回相应的默认值。值类型，返回值类型的默认值，如int为0，bool为false；引用类型返回null

public class GenericClass<T>
{private T _value;public GenericClass(){_value = default(T); // 使用default关键字设置默认值}public T GetValue(){return _value;}}public class Program
{public static void Main(){// 对于值类型GenericClass<int> intInstance = new GenericClass<int>();Console.WriteLine(intInstance.GetValue()); // 输出: 0// 对于引用类型GenericClass<string> stringInstance = new GenericClass<string>();Console.WriteLine((stringInstance.GetValue() ?? "null")); // 输出:null}
}

2.5.2 TS中的泛型【默认类型】

TS没有默认值的概念，但有一个默认类型。

class GenericClass<T = string> {private value: T;constructor(value: T) {this.value = value;}getValue(): T {return this.value;}setValue(value: T): void {this.value = value;}
}// 使用默认类型
let defaultInstance = new GenericClass("Hello");
console.log(defaultInstance.getValue()); // 输出: Hello// 显式提供类型参数
let numberInstance = new GenericClass<number>(42);
console.log(numberInstance.getValue()); // 输出: 42

三、泛型的协变和逆变

C#中的协变和逆变是两个非常抽象的概念，先硬记住下面两个用法，至于如何定义，试过两次，没绕出来，放弃了，反正实际开发过程中，从来没有自己定义过。本质上，它是泛型的多态，可以实现泛型类型之间的类型兼容。而TS的类型兼容是鸭子类型，灵活很多，不需要协变和逆变的特性。以下案例为C#中，协变和逆变的使用，不涉及定义环节。由于TS类型兼容的特性，下面代码稍微改下，放到TS中，也是成立的。

//协变，允许将泛型类型参数的子类型分配给泛型类型参数。泛型集合用到======================
IEnumerable<string> strings = new List<string> { "Hello", "World" };
IEnumerable<object> objects = strings; // 协变
foreach (var obj in objects)
{Console.WriteLine(obj); // 输出: Hello World
}//逆变，允许将泛型类型参数的基类型分配给泛型类型参数。泛型委托用到======================
Action<object> actObject = obj => Console.WriteLine(obj);
Action<string> actString = actObject; // 逆变
actString("Hello, World!"); // 输出: Hello, World!